理解 javac 工具：JDK 21 中的 Java 编译器

1. 引言

javac 是 Java 开发工具包（JDK）中的核心命令行工具，用于将 Java 源代码（.java 文件）编译成 Java 字节码（.class 文件）。作为 Java 开发过程中不可或缺的一部分，理解和熟练使用 javac 对于每个 Java 开发者来说都至关重要。

JDK 21，作为 2023 年 9 月发布的长期支持（LTS）版本，带来了许多激动人心的新特性和改进。本文将重点介绍 JDK 21 中 javac 工具的使用方法，包括其基本用法、重要选项、新特性以及一些高级应用场景。

2. javac 工具的基本用法

命令行语法

javac 的基本命令行语法如下：

javac [options] [sourcefiles]

其中，[options] 是编译选项，[sourcefiles] 是要编译的 Java 源文件。

编译单个文件

要编译单个 Java 文件，只需在命令行中输入：

javac MyClass.java

这将在同一目录下生成 MyClass.class 文件。

编译多个文件

要同时编译多个文件，可以在命令行中列出所有文件名：

javac File1.java File2.java File3.java

或者使用通配符：

javac *.java

指定输出目录

使用 -d 选项可以指定编译后的 .class 文件的输出目录：

javac -d output MyClass.java

这将在 output 目录下生成 .class 文件。

3. 重要的 javac 选项

javac 选项分为标准选项和扩展选项。

常用的标准选项如下：

• -classpath 和 -cp

  • 作用：设置类路径，指定在哪里查找用户类文件和注解处理器。
  • 解释：这个选项告诉编译器在哪里寻找你的程序所依赖的类。它可以包括目录、JAR 文件或 ZIP 文件。使用冒号（Unix/Linux）或分号（Windows）分隔多个路径。

• -d

  作用：指定编译后的 .class 文件的输出目录。

  解释：如果不指定这个选项，编译器会将 .class 文件放在与源文件相同的目录中。使用 -d 可以将所有生成的类文件放在一个指定的目录中，有助于保持项目结构的整洁。

• -source 和 -target

作用：指定源代码的 Java 版本和生成的字节码的目标 JVM 版本。

解释：-source 告诉编译器你的源代码使用的 Java 语言版本，-target 指定生成的字节码应该兼容的 JVM 版本。这对于确保代码的兼容性和可移植性很重要。

• -encoding

作用：设置源文件的字符编码。

解释：如果你的源文件使用非默认的字符编码（如 UTF-8），你需要使用这个选项告诉编译器。这可以防止因编码不匹配导致的编译错误。

• -parameters

  • 作用：生成元数据以保留方法参数的名称。
  • 解释：默认情况下，Java 编译器不会在字节码中保留方法参数的名称。使用这个选项可以在编译时保留参数名，这对于使用反射或某些框架（如 Spring）的应用程序特别有用。

• --limit-modules module,module*

  • 作用：限制可观察模块的范围。
  • 解释：这个选项允许你指定一组模块，编译器只会考虑这些模块及其依赖。这有助于减少编译时的模块搜索范围，可能会提高编译速度，尤其是在大型项目中。

• --module module-name (,module-name)* 或 -m module-name (,module-name)*

  • 作用：编译指定模块中比输出目录中对应文件更新的源文件。
  • 解释：这个选项用于指定要编译的模块。它特别有用于增量编译场景，只编译发生变化的模块，从而加快构建过程。

• --module-path path 或 -p path

  • 作用：指定在哪里查找应用模块。
  • 解释：这个选项设置模块路径，告诉编译器在哪里可以找到所需的模块。这类似于类路径（classpath），但专门用于模块化的 Java 应用程序。

• --module-source-path module-source-path

  • 作用：指定在编译多模块代码时在哪里查找源文件。
  • 解释：当你的项目包含多个模块时，这个选项告诉编译器每个模块的源代码位置。它允许你组织你的源代码到不同的目录中，每个模块一个目录。

4. 高级用法

• 使用注解处理器

  javac -processor com.example.MyAnnotationProcessor MyClass.java
  

  在编译过程中运行指定的注解处理器。

  增量编译

  虽然 javac 本身不直接支持增量编译，但可以通过一些构建工具（如 Maven 或 Gradle）来实现。

  <project>
    <build>
      <plugins>
        <plugin>
          <groupId>org.apache.maven.plugins</groupId>
          <artifactId>maven-compiler-plugin</artifactId>
          <version>3.8.1</version>
          <configuration>
            <source>11</source>
            <target>11</target>
            <!--设置增量编译，默认就是true 3.1版本引入-->
            <useIncrementalCompilation>true</useIncrementalCompilation>
          </configuration>
        </plugin>
      </plugins>
    </build>
  </project>
  

  跨编译（Cross-compilation）

  javac -source 11 -target 11 -bootclasspath /path/to/jdk11/rt.jar MyClass.java
  

  这允许你使用 JDK 21 的 javac 编译针对早期 Java 版本的代码。

5. 常见问题和解决方案

• 类路径问题：确保正确设置 -classpath 或 -cp 选项。
• 编码问题：使用 -encoding 选项指定正确的源文件编码。
• 版本兼容性问题：使用 -source 和 -target 选项确保兼容性。